或躍在淵——潛鳥目演化史綜述
潛鳥是潛鳥目Gaviiformes潛鳥科Gaviidae潛鳥屬Gavia下5種大型水鳥的統(tǒng)稱。它們是一類相當特化的潛水鳥,擁有尖長的鳥喙、位置靠后的后肢以及趾間具蹼的足等適應性形態(tài)特征。較大的體型與較高的翼載荷使?jié)擑B起飛與爬升困難,但升空后能進行高速及長距離的持續(xù)飛行,這賦予了它們較強的遷徙能力。作為一類潛水鳥,潛鳥在水下的行動方式與秋沙鴨、??以及鸕鶿相似,是以后肢蹬水推進,而與企鵝、海雀或鰹鳥等主要以雙翼驅動的“水下飛行者”不同。
現(xiàn)生的潛鳥繁殖于北半球高緯度苔原、泰加林、針闊混交林生境中的淡水湖泊(罕見于河流),冬季越冬于寒帶、溫帶甚至亞熱帶近海。對于國內(nèi)多數(shù)人而言,潛鳥是相當陌生的鳥類,除了在影視作品的配音中偶爾聽到普通潛鳥那正體不明的叫聲以外,一般罕有機會接觸。然而,在中高緯度國家,潛鳥被人類認識并熟知的時間相當長。

潛鳥在北美被稱為Loons,這一名稱的詞源可能是古英語中的lumme或斯堪的納維亞語中的lum,有跛行、笨拙之意,用以形容它們在陸上笨拙的行走姿勢,也有可能源于古挪威語中的lómr,意為哀悼、挽歌,用以形容它們詭異的叫聲。在歐洲,潛鳥被言簡意賅地稱為Divers,而十八世紀以前,它們和??一起被稱為“colymbus”或是和秋沙鴨類并稱“mergus”。潛鳥屬的屬名Gavia則源于古羅馬時期對諸如潛鳥、秋沙鴨等潛水鳥的泛稱。高爾基的名篇《海燕》提到了潛鳥,并將其叫聲擬人化地視為在暴風雨來臨時的呻吟,但由于文化上的疏離,《海燕》的通行中譯本將原文中的潛鳥(Гагары)譯成了“海鴨”。

在早年國內(nèi)的動物圖鑒譯著中,潛鳥有時被叫做“阿比”,這是將潛鳥日文名“あび”的漢字表記直接拿來用了,該名可能源于“足広(あしひろ)”或“足鰭(あしひれ)”,是對潛鳥足部特殊形態(tài)的描述。越冬于日本沿海的黑喉潛鳥因其詭異的鳴聲令人聯(lián)想到壇之浦海戰(zhàn)中覆滅的平氏亡魂,也被稱為平家鳥(平家蟹直呼內(nèi)行)。看來,不論在西方還是東方,潛鳥的魔性叫聲都給人類留下了深刻印象。

伴隨著生物學與古生物學的發(fā)展,潛鳥的分類地位曾發(fā)生過相當大的變動。由于與白堊紀的黃昏鳥目形態(tài)相似,潛鳥一度被認為是北半球最古老的鳥類之一,隨著對冠群鳥類系統(tǒng)發(fā)育的認識逐漸深入,它們被正確地歸入今顎類Neognathae下的新鳥Neoaves支系中。由于相似的形態(tài)及生態(tài)特征,潛鳥被認為與??有著密切關系,甚至長期被歸入已作廢的?形目Colymbiformes中。目前,在主流的鳥類系統(tǒng)發(fā)育樹中,潛鳥目被置于水鳥類Aequornithes這一演化支的基底位置,與企鵝目和鹱形目的親緣關系最近。由于企鵝目在古新世已經(jīng)存在并高度特化,更基底的潛鳥目分化產(chǎn)生的時間很有可能相當趨近K-P界限,且一定程度上代表著水鳥類共同祖先的游禽形態(tài)。

白堊紀末的極地鳥Polarornis等潛水鳥因后肢形態(tài)被假定與潛鳥相關,但另一些特征顯示,它們很可能是與后者趨同演化的雞雁類乃至非冠群鳥類,因而潛鳥目暫時沒有可靠的中生代化石記錄。今年新描述的伊普爾內(nèi)茲潛鳥Nasidytes ypresianus是目前可確證最古老的潛鳥,化石產(chǎn)自英國早始新世(約55mya)的倫敦黏土組,正模標本是一個不完整的骨架,包括下頜以及完整度尚可的顱后骨骼,具有延長的腕掌骨與第二趾等潛鳥目典型衍征,但與現(xiàn)生潛鳥仍有明顯差異。同時,內(nèi)茲潛鳥的胸椎帶有某些干群今鳥的特征,一定程度上印證了它本身乃至潛鳥目的原始性。倫敦黏土組反映了熱帶或亞熱帶氣候下的淺海環(huán)境,沿海分布有茂密的森林,在景觀上可能類似今天的馬來群島,內(nèi)茲潛鳥與翱翔的遠洋鳥、鹲、鹱以及涉水的石板鳥、鵲雁類等水鳥共同生活于這里。內(nèi)茲潛鳥延長的第二趾以及末節(jié)指骨形態(tài)與包括潛鳥在內(nèi)的多種后驅潛水鳥相似,但比起現(xiàn)生潛鳥的槍型長喙,它的喙部短寬,形態(tài)更類似白骨頂。由此推測,內(nèi)茲潛鳥是類似現(xiàn)生潛水鴨或骨頂?shù)暮篁対撍B,主要以海生無脊椎動物為食,在覓食過程中能夠用蹼足進行短距離的水下推進,但難以像現(xiàn)生潛鳥那樣持續(xù)地深潛。


在內(nèi)茲潛鳥被描述前,晚始新世-早中新世的似?潛鳥科長期被視為潛鳥的最早代表,科內(nèi)包括?形潛鳥Colymbiculus、似?潛鳥Colymboides兩屬內(nèi)的五個種,目前看來,它們的骨學特征確實介于內(nèi)茲潛鳥與現(xiàn)生潛鳥之間。這些更像現(xiàn)生??的中小型潛水鳥見于歐洲的淺海與淡水生境,其中小似?潛鳥C. minutus的化石同時見于海洋與湖泊沉積,這暗示潛鳥在淡水與海洋之間遷徙的習性可能由來已久。

冠群潛鳥起源于漸-中新世之交,此時,基底的似?潛鳥科與衍化的潛鳥科短暫地共存,潛鳥目也達到了最高的多樣性。相對接近冠群的巖潛鳥屬Petralca骨壁粗壯,已與現(xiàn)生的潛鳥屬相當,這說明它的潛水能力比起似?潛鳥更上了一級臺階。隨著典型??出現(xiàn)在化石記錄中,似?潛鳥科也在早中新世衰落滅絕,從此,潛鳥屬Gavia成為了潛鳥目、潛鳥科的獨苗,并走上了高度同質化的演化道路。

分子證據(jù)表明,在現(xiàn)生五種潛鳥中,紅喉潛鳥早在早-中中新世就與其余四種分化,隨后[黑喉+太平洋潛鳥]與[普通+黃嘴潛鳥]這兩支在晚中新世分家。形態(tài)及鳴聲特征亦支持這一系統(tǒng)關系。與冠群的古老年齡相吻合,潛鳥屬的許多化石種被認為屬于冠群而非干群,即是說,三支現(xiàn)生潛鳥彼此之間的親緣關系,可能還沒有某些化石種來得近。

從化石材料與分子系統(tǒng)樹很容易看出潛鳥演化的主要趨勢——體型增大:所有的潛鳥化石種的體型基本與紅喉潛鳥相當或更?。滑F(xiàn)生五種潛鳥之中,最早分化出的紅喉潛鳥體型最小,較晚分化的黃嘴潛鳥與普通潛鳥體型較大。對現(xiàn)生潛鳥的生態(tài)學觀察解釋了體型分化的適應性:
潛水方面,較大的體型允許潛鳥潛入更深的深度并停留更長的時間:一項紅喉潛鳥與普通潛鳥的對比研究指出,普通潛鳥覓食中82%的時間停留在3.7-7.3m深處區(qū)間內(nèi),紅喉潛鳥有54%的時間停留在1.8-3.7m;普通潛鳥曾被記錄過在11m深處覓食達68s,而紅喉潛鳥只有在9m深處覓食48s的記錄,兩者的最長潛水時間分別為3min與1.5min。與體型相應的是,紅喉潛鳥更傾向于捕食淺層的浮泳魚類與半浮泳魚類,余下四種潛鳥則更偏好底棲魚類。
盡管較大的體型對潛水覓食有利,但隨之增加的翼載荷延長了起飛的助跑距離(可能長達上百米),這迫使大型潛鳥只能利用大型湖泊筑巢繁殖,但同時,較大的體型有助于種間領域競爭,這使得大型潛鳥坐擁食物豐富的大湖,不必頻繁離開巢區(qū)覓食。被內(nèi)卷出去的小型潛鳥則船小好調頭,能靈活利用多樣化的小型湖泊(<0.5km2)生境繁殖,代價則是巢區(qū)附近的食物匱乏。現(xiàn)生的五種潛鳥通過巢址選擇、覓食策略、遷徙與換羽季節(jié)等變量的分異,實現(xiàn)了繁殖生態(tài)的分化,例如體型最小、能平地起飛的紅喉潛鳥選擇頻繁飛去海邊或大湖捕魚,營養(yǎng)豐富的魚類促使雛鳥迅速成長,能更早離開狹小的出生湖泊并飛向大海;體型略大的太平洋潛鳥占據(jù)著偏大的湖泊,在育雛期間加強利用湖內(nèi)的無脊椎動物,親鳥可以不那么頻繁地飛去海邊捕魚,且只需要填飽自己的肚子即可,但代價是雛鳥的發(fā)育緩慢。
【密恐預警】


由此看來,潛鳥演化的大型化代表了向深潛覓食生態(tài)位的拓展,同時也可能是種間內(nèi)卷的結果,即所謂“柯普定律”的一種體現(xiàn)。從有限的化石記錄來看,與深潛生態(tài)相伴隨的是魚食性的加強:內(nèi)茲潛鳥只能短暫地潛水覓食底棲無脊椎動物,似?潛鳥的胃容物包含了魚類殘骸,體型碩大的黃嘴潛鳥與普通潛鳥則潛入深淵,用匕首般的鳥喙獵捕游魚。

此外,潛鳥目的大型化也可從氣候變化與“貝格曼法則“解釋。在氣候相對溫暖的古近紀,潛鳥的體型普遍偏小,德國晚漸新世的似?潛鳥與短吻鱷類共存,結合植物與昆蟲化石推斷,這只潛鳥死于相當溫暖的內(nèi)陸淡水生境中。整個中新世的化石潛鳥在體型上均未超過紅喉潛鳥,直到氣候轉冷的上新世,才出現(xiàn)體型與黑喉潛鳥相近的化石種,地史上體型最大的潛鳥——現(xiàn)生的黃嘴潛鳥也在晚上新世以后分化產(chǎn)生。大體型對于潛水鳥類的利好不僅限于輔助深潛,也有助于在寒涼水域中的保溫,潛鳥在高緯度地區(qū)繁殖的習性將大體型的優(yōu)勢進一步放大。

一個有趣的現(xiàn)象是,潛鳥目作為一類特化潛水的游禽,似乎從未演化出不飛物種。對于熟悉鳥類分類及演化的愛好者,很容易舉出地史上存在過的不飛游禽,如白堊紀的大型黃昏鳥、船鴨以及一些滅絕的海棲潛水鴨、中南美高山湖泊的一些??、全體企鵝、鸻形目的多支海雀、鰹鳥目的泳翼鳥科與個別鸕鶿/蛇鵜等等。潛鳥雖然表現(xiàn)出相當程度的潛水特化,但現(xiàn)生種仍然進行長距離的遷徙,化石種也暫未見到飛行能力喪失的證據(jù)。同時,潛鳥的飛行生態(tài)也獨樹一幟,與一些高翼載荷、高飛行能耗的水鳥相似,它們也具有飛羽完全脫落、不能飛行的換羽階段;潛鳥獨特的空氣動力學特征令研究者困惑,以至于難以歸入鳥類的四種基本翼型中。換言之,潛鳥既沒有像企鵝那樣徹底投身波濤,也未效仿信天翁成為御風行者,相比之下,它更像是權衡各方利弊后的演化產(chǎn)物。

然而,潛鳥的這種“中道而立”也改變不了它們未卜的命運。作為一個門庭衰微的小演化支,潛鳥形態(tài)與生態(tài)的同質化大大限制了它們的演化潛力,而地史上的大量案例顯示,普遍的大型化可能意味著某一類群的演化已經(jīng)走上了歧路。除體型最大的黃嘴潛鳥近危以外,其余四種潛鳥均為無危,但海上燃油泄露、極地礦產(chǎn)開發(fā)、底拖網(wǎng)作業(yè)、海砂采挖等人類活動都已經(jīng)對潛鳥產(chǎn)生了區(qū)域性的影響,氣候變暖對極地生態(tài)的潛在影響更使得其全球種群前途難料。終有一日,潛鳥的挽歌將為自己唱響,這一古老的演化支永遠沒入深淵,成為龍族探索水棲生態(tài)位的一段過往。但至少今日,它們依舊或躍在淵,在海天之間譜寫著一曲獨特的生命樂章。
